Мұнайды газсыздандыру және тұрақтандыру. Жер қойнауынан алынған газдың құрамында ілеспе газдар деп аталатын газдар кездеседі. Алынған 1 тонна мұнайдың құрамында 50-100 м3 ілеспе газдар болады. Мұнайды өңдеуге бермес бұрын және тасымалдамас бұрын ілеспе газдарды бөлу керек. Мұнайдың құрамынан газдарды бөлу екі түрлі газсыздандыру әдістері – сепарация мен тұрақтандыру арқылы жүреді.
Мұнайды газдан айырудың 2 түрі бар. Бір сатылы және екі сатылы (3-сурет).
Бір сатылы: Скважинадан шыққан газды мұнай С-1 сепараторына барады, осындағы мұнайымыз Е-1 -ге жиналады ,яғни осы жерде оның жоғарғы бөлігінен газ шығады. Е-1 ден шыққан мұнай коллекторға жиналып одан ПК-1 компрессорда сығылады, жоғарғы бөлігінен газ шығарды, компрессор арқылы ГФУ жіберіледі.
3-Сурет. Мұнай кенішінде бірсатылы (а) және көпсатылы (б) сепарация арқылы мұнайдан газды бөлу схемасы
І - газбензин заводтарына берілген газ; ІІ - мұнай.
Екі сатылы: Скважинадан шыққан мұнай С-1 ге жиналады , жоғарғы бөлігінен -газ , төменгі бөлігінен-мұнай шығады.С-1 ден шыққан мұнайлы-газ С-2 барады.Осыдан кейін компрессорға газ келіп ГФУ –ға жідеріледі. Е-1 –ге кеген мұнай МӨЗ Е-2 ге жіберіледі. Екеуінің айырмашылығы: Екінші сепарация кезінде мұнайлы газ толық тазарады, мұнай тамшылары азаяды, элекр энергиясы үнемдейді.
Көп сатылы кешенді сепарациядан кейінде мұнайдың құрамында бірталай мөлшерде С1-С4 көмірсутектері қалып қояды. Осы қалып қойған көмірсутектердің көп мөлшері мұнайды құбырлар арқылы тасымалдағанда, резервуардан резервуарларға айдағанда және сақтағанда ұшып кетеді. Газдармен бірге жеңіл бензин фракциялары да жоғалады.
Осының алдын-алу үшін газдармен жеңіл бензин фракцияларын, қымбат газ тәрізді компоненттерді жоғалтпау үшін және ауаның ластануын болдырмау үшін мұнайды мұнай өңдеу зауыттарына жібермес бұрын С1-С4 көмірсутектерін толығымен бөліп алу керек. Бұл мұнайды өндіретін жердің қасында орналасқан мұнайды тұрақтандыру қондырғыларында іске асады. Мұнайды тұрақтандыру әдісі бірнеше түрлі болып келеді. Көптеген мұнайлар үшін мұнайды тұрақтандыру ректификациялы қондырғыларда жүргізіледі.
Белгілі тұрақтандыру қондырғысының схемасы келесі 4-суретінде көрсетілген.
4-Сурет. Мұнайды тұрақтандыру қондырғысының схемасы:
І-тұрақтандырылмаған мұнай; ІІ- тұрақтандырылған мұнай; ІІІ- конденсироваланбаған газ; IV-тұрақтандыру басы (сығылған газ).
Мұнай Н-1 сорғысының көмегімен Т-1 жылуалмастырғышқа келіп тұрақтандырылған мұнай мен қыздырылады. Қыздырылған мұнай К-1 ректификациялық колонаға бағытталады. Тұрақтандырғыштың жоғарғы бөлігінен шыққан жеңіл көмірсутектер ХК-1 мұздатқыш конденсаторында конденсацияланады. Содан кейін Е-1 ыдысына келеді. Е-1 де қоспа газ бен сұйықтыққа бөлінеді.
Осы жерде жеңіл көмірсутектер жоғарғы бөлігіне өтеді. Ал Е-1 де қалған сұйық өнім Н-2 сорғысы арқылы К-1 колонасына қайта бағытталады. К-1 дегі мұнайдың азғана бір бөлігі П-1 пешіне отын ретінде беріледі. Қалған ыссы мұнай жылу алмастырғыш Т-1 де тұрба арқылы келген салқын мұнайды жылытып өзі қондырғыдан шығып кетеді. Ректификациялық колоннаға қажетті жылу П-1 құбырлы пеші арқылы беріледі. Тұрақтандыру процесінен кейін мұнайдың құрамында 0,8-1,5 % газ (С1-С4 көмірсутегі) қалады.
Мұнай кенішінде мұнайды жинау, сусыздандыру және тұзсыздандыру. Ұңғымадан шығарылатын мұнай барлық уақытта ілеспе газдан, механикалық қоспалардан және түрлі тұздар, көбінесе натрий, кальций және магний хлориді, сиректеу –карбонаттар мен сульфаттар еріген қабат суынан тұрады. Әдетте кен орнын пайдаланудың бастапқы кезеңінде сусыз немесе аз суланған мұнай өндіріледі, алайда өндіруге қарай оның суланғыштығы ұлғаяды және 90-98%-ға жетеді. Мұндай, жеңіл ұшпа органикалық (метаннан бутанға дейін) және органикалық емес (H2S, C02) газ компоненттерінен тұратын «лас» әрі шикі мұнайды оны мұқият кәсіпшілік дайындаусыз тасымалдауға және МӨЗ-де өңдеуге болмайтыны анық.
Мұнайда қабат суының болуы оны құбырлар бойымен тасымалдауды және өңдеуді айтарлықтай қымбаттатады. Мұнайда су мөлшерінің ұлғаюымен бірге оны буландыруға және конденсациялауға жұмсалатын энергия шығыны өседі (бензинмен салыстырғанда 8 есе көп). Көлік шығындарының өсуі балластты суды айдаумен ғана емес, мұнайдың қабат суымен бірге эмульсия түзетін тұтқырлығының ұлғаюымен де байланысты. Айталық, ромашкинск мұнайының тұтқырлығы онда су мөлшерінің 5-тен 20%-ға дейін ұлғаюыменбірге 17-ден 33,3 сСт дейін, яғни екі есе өседі. Құмның, саздың, әктастың және басқа жыныстардың жоғары дисперсті бөлшектерінен тұратын мұнайдың механикалық қоспалары су глобулының бетінде сіңіріліп, мұнай эмульсияларының тұрақтануына ықпал етеді. Тұрақты эмульсиялардың пайда болуы кәсіпшілік мұнайды құрғату және тұзсыздандыруға жұмсалатын пайдалану шығындарының ұлғаюына әкеледі, сондай-ақ қоршаған ортаға зиянды әсер етеді. Мысалы, мұнайдан қабат суын бөлген кезде тұндырғыштарда және резервуарларда мұнайдың бір бөлігі сумен бірге эмульсия түрінде шығарылады, бұл ағын суларды ластайды. Ұстағыштарда жинап алынатын эмульсияның бір бөлігі жер қоймаларда және мұнай тоғандарында «қойма» мұнайы деп аталатын, ұтымды қолданылмайтын немесе кәдеге жарамайтын мұнай түзе отырып, жинақталады. Механикалық қоспалар көп болған кезде құбырлардың тозуы және мұнай аппараттарында шөгінділердің пайда болуы күшейеді, бұл қодырғылардың жылу беру және өнімділік коэффициентінің төмендеуіне әкеліп соғады.
Кешендерде мұнайды сусыздандыру әдісінің ең қарапайым түрі – атмосфералық қысымда термохимиялық жолмен жүргізу. 30-500С қыздырылған мұнайға деэмульгатор қосылады, сосын мұнайды резервуарларда тұндыруға қояды. Мұнайды бұндай әдістен өткізгенде герметикасы шамалы ыдыстарда құрамындағы жеңіл мұнай өнімдері «жоғалуы» мүмкін. Осындай кемшіліктерден кейін қысымда термохимиялық жолмен мұнайларды сусыздандыру әдісі кеңінен қолданады. Келесі 5-сурет.
5-Сурет. Мұнайды термохимиялық жолмен сусыздандыру схемасы
І - шикі мұнай; ІІ - сусыздандырылған мұнай; ІІІ - су
Шикі мұнай Н-1 сорғысымен алынып Т-1 жылуалмастырғышы мен Т-2 буқыздырғышы арқылы Е-3 термотұндырғышына жіберіледі. Мұнда мұнайға деэмульгатор қосылады, ол мұнайдың құрамынан суды айыру үшін керек. Е-3 термотұндырғышында мұнай 15 атмосфералық қысымда 1-3 сағат аралығында болады. Судан айырылған мұнай Т-1 жылуалмастырғышы арқылы Е-4 резервуарына қосымша судан айыру үшін жіберіледі. Е-3 те қалған су Е-5 мұнай аулағышқа келіп, одан Н-4 сорғысымен А-1 ұнғымасына жіберіледі. Термотұндырғыштан шыққан судың бір бөлігі құрамындағы деэмульгаторды қайта пайдалану үшін қайта шикі мұнай сорғысына жіберіледі. Мұнай сусыздандыруға қайта беріледі.
Кейбір мұнайларды терең сусыздандыру кезінде оның құрамындағы тұздар бірге жайылып кетеді. Бірақ көптеген мұнайлар қосымша тұзсыздандыруды талап етеді.
Кейбір жағдайларда тұзсыздандыру үшін термохимиялық әдіс қолданылады, бірақ көп жағдайларда электр өрісінде термохимиялық жолмен эмульсияларды тазалау бірге жүреді. Мұндай қондырғыларды электртұзсыздандыру қондырғысы деп атайды.
Электртұзсыздандыру қондырғысының технологиялық схемасы келесі 6-суретте берілген.
Деэмульгатор, сілті және су қосылған мұнай Н-1 сорғысы арқылы Т-1 жылуалмастырғышымен және Т-2 буқыздырғышымен Э-1 электродегидратордың бірінші сатысына түседі. Мұнда мұнайдан судың және тұздың негізгі бөлігі бөлінеді. Олардың мөлшері 8-10 рет төмендейді. Э-1 электродигидратордан мұнай Э-2 екінші электродигидраторына қосымша айыруға келіп түседі. Оған дейін таза су тағы да қосылады. Тұзсыздандырылуға жұмсалатын су мұнайдың 10%-тін құрайды. Кейбір қондырғыларға бірінші сатыда таза су қосылмайды да, екінші сатыда ғана қосылады. Осылай шығындалатын судың мөлшерін екі есеге азайтады.
6-Сурет. Мұнайды электрлі тұзсыздандыру схемасы
I-шикі мұнай; II-деэмульгатор; III-сілті; IV – таза су; V-тұзсыздандырылған мұнай;
VI -канализацияға кететін су.
Тұзсыздандырылған мұнай Э-2 ден Т-1 жылуалмастырғыш пен тоңазытқыш арқылы тұзсыздандырылған мұнай резервуарына келіп түседі. Электродегидраторлардан бөлінген су Е-1 мұнайбөлгішке қосымша тұндырылуы үшін келеді. Ауланған мұнай шикі мұнай сорғысына келіп қайта тазартуға барады да, ал су кейін ол канализацияға кетеді.
Мұнайды сорттау. Жеңіл фракциялардың жоғалуымен күрес. Мұнайды тасымалдау жағдайын жақсарту және булану кезінде жойылуларды азайту үшін пайдаланады. Мұнайды тұрақтандыру процесы кен орын жағдайында өтеді. Мұнай мен газды жинау жүйесі мұнайдан ілеспе газдар толық бөлінуін өткізу және сол газдардың толықтай пайдалануын үйымдастырады. Мұнайдан ілеспе газдың бөлінуі сепарация әдісімен өткізіледі. Кен орын жағдайында газды жинақтау жүйесі қарастырылмаса, газды алауға жібереміз.
Өндірілетін мұнайдың әр тоннасына - 50-100 м3 серіктес газдар, құрамында еріген тұздар бар 200-300 кг су, 1,5 масс. %-ке дейін ерімеген қатты қоспалар сәйкес келеді. Кейбір көп мезгіл жұмыс істеп жатқан ұңғымаларда қаттарының аса суландыру нәтижесінде суларының мөлшері - 90-% ке дейін жетеді, ал талап бойынша өңдеуге жіберілетін мұнайдың құрамында судың үлесі 0,3%-тен төмен болу керек.
Мұнайды өңдеуде шығынды азайту үшін оны арнайы өңдеуден өткізеді.
Мұнайдағы газды бөлу үшін сепарациялау және тұрақтандыру процестері жүргізіледі. Мұнайдағы механикалық қоспалар мен суларды тұзсыздандыру және сусыздандыру процестер арқылы кетіреді.
Мұнай қатарында жоғары қысымның әсерінен газдар мұнай-құрамында ериді. Мұнайды жер бетіне бұрғылау арқылы шығарған кезде, қысым күрт төмендейді де нәтижесінде құрамындағы еріген газдар бөлініп шығады. Осы сәтте бөлінген газды ұстап қалу маңызды.
Құрамында 1,5% масс. көп газы бар мұнайды тұрақтандыру үшін екі колонналы қондырғы пайдаланылады. Екінші колонна газды бензинді тұрақтандыру үшін қолданылады. Шикізат тұрақтандырылған мұнаймен бірге Т-1 жылу алмастырғышта жылытылып, бу жылытқышқа Т-2 жіберіледі. Ары қарай ректификацияның колоннаға - яғни стабилизаторға К-1 түседі, К-1-де қысымды 0,2 ден 0,4 МПа дейін ұстап тұрады. Бұл бензин буының жақсы конденсациялануына жағдай туғызады. Колоннаның К-1 төменгі жағындағы температураны П-пеште қыздырылған тұрақтандырылған мұнай реттеп отырады.
Жеңіл көмірсутектер С1 ден С5-ке дейін ХК-1 конденсатор - тоңазытқышта (салқындату) конденсацияланып, Е-1 тұндырғышқа жіберіледі. Конденсацияланбаған көмірсутектер тұндырғышта (отстойник) газ бен сұйыққа бөлінеді.
Газ Е-1-ден ары қарай өңдеу үшін ГПЗ-ға (газ өңдейтін заводқа) жіберіледі. Сұйық өнім - газ конденсаты - мұнай химиясы өндірісіне жіберіледі.
Тұрақтандырылған мұнай колоннаның төменгі жағы арқылы жылуын Т-1 жылуалмастырғышқа береді және салқындатқышта суытылады. Тұрақтандырылған мұнайда газды көмірсутектердің мөлшері 1,5%-ке дейін болады.
Мұнай эмульсиясының түрлері және оларды бұзу әдістері. Мұнайды сусыздандыру және тұрақтандыру процесінің теориялық негіздері. Мұнай эмульсияларын бұзу тетігі бірнеше сатыдан тұрады: 1) су глобулдарының қақтығысуы; 2) глобулдардың улкендеу тамшыларға бірігуі; 3)тамшылылардың тұнуы. Эмульсияны бұзу үшін өндірістік тәжірибеде мынадай әдістер қолданылады: 1) механикалық; 2) термиялық; 3) химиялық; 4) электр тогымен әсер ету.
Механикалық әдістерге тұндыру, центрифугирлеу және сүзу жатады. Тұндыру процесін мұнайды кен орнында жинау жүйесінде шикізат резервуарларында судың негізгі бөлігін бөлу үшін пайдаланады. Сүзу және центрифугалау әдістері іс жүзінде қолдану таппады. Термиялық әдіс жылу пайдалануға негізделген. Эмульсияны қыздырғанда эмульгатордың жұқа қабығы кеңейеді де жарылады, ал сұйықтық тамшылары бір-бірімен бірігеді.
Эмульсияларды бұзу үшін химиялық әдіс эмульгатормен әрекеттестіру су тамшыларының қабаттарының құрылымдық-механикалық тұрақтылығын әлсірететін қаптау көп қолдану табуда. Деэмульгатор есебінде әр түрлі беттік-активті заттар қолданылады, бірақ олардың эмульсияға әсері өте күрделі және аз зерттелген. Деэмульгаторлардың судағы ерітіндісінің әрекетіне қарап, оларды ион-активті және ионсыз активті деп бөледі. Ионактивтілер ерітіндіде катиондар мен аниондарға диссоциацияланады, ал ионсыз деэмульгаторлар иондар түзбейді. Ең жақсы деэмульгаторлық әсер қазіргі кезде кен орындарында және МӨЗ қолданылатын ионсыз деэмульгатор-проксамин, диссольван, прогалит, оксиэтилденген май қышқылдары (ОМҚ).
Электр тогымен эмульсияларды бұзу су глобуласының электр өрісінің әсерімен соқтығысып іріленуіне негізделген. Мұнай эмульсиясы айнымалы электр өрісіне түскенде теріс зарядталған су бөлігі тамшы ішінде қозғала бастайды да, нәк тәрізді пішін алып үшкір жағымен оң зарядты электродқа бағытталады. Электродтардың полярлығын ауыстырғында тамшы конфигурациясы өзгереді. Кейбір тамшылар электр өрісінде оң электрод бағытында бір-бірімен соқтығысып қозғала бастайды, бірігіп іріленеді де бөлініп төмен түседі.
Өндіріс тәжірибесінде мұнайдан су мен тұзды бөлу үшін эмульсияларды бұзудың қосарланған әдістерін –термохимиялық, электрорхимиялық және басқа әдістер қолданылады.
Мұнай эмульсияларын бұзу, сонымен қатар, олардың түзілуін болдырмау үшін деэмульгаторлар-беттік әрекетті заттар (БӘЗ) қолданылады, олардың әрекеттілігі эмульгаторларға қарағанда жоғары. Деэмульгаторлардың негізгі міндеті-су тамшыларының беткі қабатынан эмульгаторларды, яғни мұнай құрамындағы (асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафин және механикалық қоспаларды) табиғи беттік әрекетті заттарды, ығыстырып шығару.
Су тамшыларының беткі қабатынан табиғи эмульсиялаушы (яғни, эмульгатор болып табылатын) заттарды ығыстырып, деэмульгаторлар өз кезегінде гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Нәтижесінде су тамшылары соқтығысқанда ірі тамшыларға бірігіп тұнады. Деэмульгатор тиімді болған сайын ол жабын қабықшаларының, яғни, «бронның» беріктігін соғұрлым азайтып , эмульсиялардың жедел бұзылуына әсер етеді.
Эмульсиялардың бұзылуын жақсарту үшін және олардың «ескіруін» (ұзақ уақыт сақталуын) тоқтату үшін деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберіп, ұңғы ішінде деэмульсация жүргізу керек. Деэмульгаторларды ұңғы түбіне жіберген кезде негізінен эмульсиялардың инверциясы жүреді, яғни С/М түріндегі эмульсия М/С түріндегі эмульсияға айналады, оның тұтқырлығы 1 мПа*с, себебі оның сыртқы фазасы су болғандықтан үйкеліске кететін қысымның төмендеуі азаяды.
Теория бойынша, деэмульгатор белгілі бір фазалық қатынасы және дисперстік дәрежесі, сондай-ақ су тамшыларында адсорбциялық қабат түзетін эмульгатордың мөлшері мен құрамы бар, қандай да болмасын бір эмульсия үшін тиімді. Демек, теория бойынша, кен орын игеру процесінде эмульсиялардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің өзгеруіне байланысты деэмульгаторлар ауыстырылып тұру керек, бірақ іс жүзінде бұл сирек болатын жағдай.
Деэмульгаторлардың тиімділігін оның шығынымен, дайындалған мұнайдың сапасымен, минемалды температурамен және мұнайдың тұну ұзақтығымен сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттілігі деп түсіну керек. Тиімділік келесі формуламен анықталады:
Wбас - Wкал
N =------------------- 100%
Wбас
мұндағы, N-сусыздану дәрежесі, % масса; Wбас және Wкал – бастапғы эмульсиядағы су құрамы және тұндырылған мұнайдағы судың қалдық құрамы, % масса.
Мұнайдың құрамындағы су мөлшері Дин-Старк аппаратымен анықталады. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қолданылатын деэмульгаторлар екі топқа бөлінеді:
-ионогенді (су ерітінділерінде ион түзуші);
-ионогенсіз (су ерітінділерінде ион түзбейтін).
Ионогенді деэмульгаторлардың тиімділігі аз, қазіргі кезде тиімділігі неғұрлым жоғары ионогенсіз деэмульгаторлар ығыстырып шығарған, бұл деэмульгаторлардың артықшылығы: меншікті шығындары аз (яғни, тоннасына 20-30 грамм жұмсалса, ал салыстырмалы түрде ионогенді деэмульгаторлардың шығыны тоннасына 5-7кг), бірақ бағасы қымбаттырақ; қалдық сулануы төмен (1%); мұнай мен суда жақсы ериді; қабат сулары мен мұнай құрамында болатын тұздар мен қышқылдарға инертті; аппарат пен құбырлар жүйесінде шөкпейді.
МӨЗ-на түсетін мұнайдың құрамындағы тұздың мөлшері әдетте 500 мг/л, ал судың мөлшері 1%(масс) болады. Өңдеуге жіберілетін мұнай құрамындағы тұздың мөлшері 20 мг/л және судың мөлшері 0,1%(масс) аспауы керек. Мұнайдағы тұз бен судың мөлшеріне деген талаптар өсіп отырады, тұздардың мөлшері 20-дан 5 мг/л дейін төмендеуі көп жағынан экономикалық тиімді болады: атмосфералық-вакуумдық кондырғының аралық жөндеу жұмыстарының мерзімінің ұзаруы, отынның үнемделуі, аппараттың коррозиясының төмендеуі, каталитикалық шығыны азаяды, газотурбиналық және казандық отынның, кокспен битумның сапасы жоғарылайды.
Тұзсыздандыру және сусыздандыру процесінің негізіне мұнай эмульсиясын бұзу жатады. Су мен мұнай бір-бірінде ерімейтін, көп жағдайда қиын бөлінетін эмульсия түзеді. Эмульсия-екі араласпайтын немесе аз араласатын сұйықтан тұратын гетерогенді жүйе, сұйықтың біреуі екіншісінде тамшы түрінде диспергирленген түрінде болады.
АМӨЗ-на түсетін мұнайдағы су эмульсия түрінде болады, диаметрі 2-5 мкм су тамшылары. Мұнайлы ортадағы тамшы беттерінен смолалы заттар, асфальтендер, органикалық қышқылдар және олардың тұздары, сонымен қатар қиын балқитын парафиндер адсорбцияланады. Уақыт өте адсорбциялық пленканың қалыңдығы ұлғайып, механикалық төзімділігі жоғарлап, эмульсия бұзылады. Бұл жағдайдың алдын алу үшін мұнайға деэмульгатор енгізеді. Деэмульгаторды термохимиялық та, электрохимиялық сусыздандыруда да қолданылады.
Адсорбциялық беттің пленкасы деэмульгатордың әсерінен бұзылып, су тамшылары ірі тамшыларға бірігеді де эмульсияны тұндырғанда тез бөлінеді. Бұл процесс жоғарғы температурада жақсы жүреді, әдетте 80-120°С. Себебі, адсорбциялық пленка жұмсарады және мұнайдағы ерігіштігі жоғарылайды, мұнайдың тұтқырлығы төмендейді.
Тұрақты ұсақдисперсті мұнай эмульсияларын электртогымен бұзады. Электртогы әсерінен полярсыз сұйықтағы су тамшылары поляризацияланады, эллипс тәрізді болып, қарама-қарсы зарядталған соңдары бір-біріне тартылады. Практика жүзінде 50 Гц айнымалы электр тогын және 25-35 кВ кернеу қолданылады. Электртұзсыздандыру процесі деэмульгатордың қатысында және жоғары температурада жүреді. Судың булануын болдырмау үшін, сонымен қатар мұнайды электртұзсыздандыру және сусыздандыру аппараты-электродегидраторда газ түзілуді болдырмау мақсатында жұмысты жоғары қысымда жүргізеді.
Сусыздандырылған және тұзсыздандырылған мұнай атмосфералық айдауға түседі. Су қондырғыда тазаланып, қысымды ұстап тұру ұшін қайта ұңғыға жіберіледі.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1. Көмірсутекті газдарды оларды шығу тегі бойынша қандай топтарға бөлуге болады?
2. Табиғи, ілеспе және зауыт газдарына физика-химиялық құрамы бойынша сипаттаңыз.
3.Мұнайдың құрамында қандай элементтер бар?
4.Мұнайдың құрамындағы көмірсутектер қандай?
5. Гликолдармен газ тазалау процесін сипаттаңыз
6. Мұнайдан газды бір сатылы және көп сатылы сепарация арқылы айыру схемасы туралы баяндаңыз.
7. Кешендегі мұнайды тұрақтандыру қондырғысының технологиялық схемасы қандай?
8. Кешендегі мұнайды сусыздандыру қондырғысының технологиялық схемасы қандай?
9. Мұнайды тұзсыздандыру қондырғысының схемасы қандай?
10. Мұнай тұрақтандыру қондырғысы қандай процесс арқылы жүреді?
11. Тұрақтандыру процесі қандай негізгі аппаратта өтеді?
12. Тұрақтандыру процесінің негізгі технологиялық параметрлері қандай?
НӘ 1-4
1.2 Модуль. Мұнай көмірсутек шикізатын бөлу және алғашқы өңдеудің негізгі әдістері
4 Дәріс. Мұнай мен газды айдаудың теориялық негіздері
1. Біртіндеп және бір рет буландыру. Негізгі физикалық және физика-химиялық заңдылықтар.
2. Мұнайды бір- және көпсатылы айдау әдістері.
3. Вакуумда, қысым мен, су буының қатысуымен, буландырушы агентті қолдану арқылы айдау.
4. Азеатропты және экстрактивті айдау.
5. Негізгі физикалық және физика-химиялық заңдылықтар. Аталған әдістердің қолдану аймақтары.
Біртіндеп және бір рет буландыру. Негізгі физикалық және физика-химиялық заңдылықтар. Бір ретті айдау, немесе тепе-теңдік күйінде, булану деп айдаудын бір түрі ретінде айдалатын қоспа бір тұпкі температураға дейн қыздырылғаннан кейн түзілген бу және сұйық фазалар тепе-теңдік күйінде және бір температурада болады, бірден бөлінеді. Координатта салынған кисық «бір ретті булану- % айдауы», ББ кисығы деп аталад (бір ретті айдау). Практикада мұнай лабороторияларында жие үздісіз шикізат берілетін бір ретті айдауды пайдаланады. Бұл аппараттарды жаксы жагы жоғары өткізу қабылеті және айдауды вакуумде жүргізу.
Мысал ретінде бір ретті булану шикізатты бір ретті жүктеу аппартын модификациясын С.Н. Обрядчик ұсынған. Қоспаны термометрге арналған тубусу бар түбі дөңгелек колбаға салады;колбаны айдалатын дистиляттың кабылдағышына жалғайды;қабылдағыштың жоғарғы жағына кері тоңазтқыш жалғайды. Колбаны колбакыздырғыш немесе газ горелкасы аркылы кыздырады, колбадагы бу кабылдағышқа өтіп кондсацияланады; конденсат колбаға кайтып ағады, жартылай буланады т.б. Осылай сұйықтықтың температурасы тұрақты болғанша қайталанады. Сонымен бірге конденсат және қалдық құрамы да тұрақты болады. Кабылдағыштағы бір тұрба көтерілетін буды өткізу үшін арналған, екінші диаметрі кіші тұрба сұйықтықтың қабылдағыштан колбаға ағу үшін. Отвод екінші тұрбадан кабылдағыштың түбіне жетпейді, шикізаттың құрамында шамалы су болғанда,су қабылдағыштың төменгі жағына түседі,колбаға қайтып ағылуын болдырмау. Жоғарғы майсқан бөлігіндегі құбыр дистилятты қабылдағыштан сифонирование болдырмау үшін арналған.төменгі бөлігі гидравликалық затвор түрінде келген, трубкаға бу түспеу үшін арналған.
Айдау процентін қабылдағышта алынған дистилят көлемінің бастапқы колбаға жүктелген массаға қатынасымен анықтайды. Осы колбаның көлемі тұрақты, сондықтан әр түрлі айдау процентін алу үшін колбаға әр түрлі шикізат салу керек. Мысалға қабылдағыш көлемі 100мл, сонда 40% айдау алу үшін колбаға: 100/0,4=250мл шикізат салу керек, ал 60% айдау алу үшін: 100/6=167 мл салу керек т.с.с
БА мұнай қисығын салу үшін әдетте тәжірбиені 250, 275, 300, 325, 350, 375 және 4000С жасайды. 275–3000С дейн бірретті буландыруды атмосфералық қысымда жасауға болады. Жоғары температураларда вакуумды пайдалану керек. Вакуум насосқа жоғары кабылдағыш-тар да төменгі қабылдағыштар жалғанған. Айдау және калдық режимін келтірген кезде төменгі қабылдағыштарға алып кояды, тепе-теңдік режимі орныққаннан кейін қабылда-ғыштарды өшіріп, өлшенетін өнім жоғарғы қабылдағыштарға барады. Осы уақытта төменгі қабылдағыштарды вакуум-насостан А кранды жабу арқылы изоляциалайды, абайлап атмос-ферамен кран Б арқылы хабарластырып босатады. Келесі төменгі қабылдағыштан ауаны эвокуациялау және жоғарғымен байланыстыру үшін кран Б ны қайтіп жауып А кранын бір-тіндеп ашамыз. Буферлік көлем 16, қабылдағыш көлемдерінен түбегейлісі, вакуумда кабыл-дағыштарды алмастырғанда минамалдық тербеліс қаматамасыз етеді. Қалдық қысымды 10 сынап бағ ұстап тұрады.
Алынған температурада айдаудын үлесін жоғарғы погон мен өткізілген шикізат бөліндісі деп анықтайды. Алынған мәліметтерге сүйеніп бірретті булану координатада қисық саламыз «айдау үлесі, % (масса)- температура». Әр нүктеден айдау ББ қисығын алу үшін кей кезде тығыздық пен молекулалық массаны анықтайды. Осы мәліметтерді сол графикке салып кең фракцияда немесе қалдықтағы өзгеріс қасиетінің қисығын алады.
Мұнайды бір- және көпсатылы айдау әдістері. Мұнай айырудың технологиялық қондырғылары мұнайды фракцияларға бөлуге және кейін өңдеуге немесе оны тауарлық мұнай өнімдерінің компоненттері ретінде пайдалануға арналған. Олар барлық МӨЗ негізін құрайды. Оларда мотор отындарының, майлау майларының барлық компоненттері, екінші реттік процестерге және мұнай-химия өндірісіне арналған шикізаттар өндіріледі. Алынатын компоненттердің түрлер жиынтығы мен сапасы және мұнай шикізатын өңдеудің кейінгі процестерінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері олардың жұмысына байланысты. Мұнай айыру процестері атмосфералық құбырлы (АҚ) және вакуум құбырлы (ВҚ) немесе атмосфералық-вакуум құбырлы (АВҚ) қондырғыларда жүзеге асырылады.
Фракцияларды пайдалану бағытына байланысты мұнай айыру қондырғыларын отындық, май немесе отын-май қондырғылары деп және осыған сәйкес мұнай өңдеу нұсқаларын атайды.
АҚ қондырғыларда отындық (бензин, керосин, дизель) фракциялар мен мазут алумен бірге мұнайды терең емес айыру жүзеге асырылады. ВҚ қондырғылары мазутты айыруға арналған. Оларда алынатын газойлды, май фракциялары мен гудронды отын, майлау майларын, кокс, битум және басқа мұнай өнімдерін алумен қатар оларды қайталама (екінші реттік) өңдеу процестерінің шикізаты ретінде пайдаланады.
Мұнай айырудың қазіргі заманғы процестері бензин фракцияларын құрғату және тұзсыздандыру, қайталама айыру және тұрақтандыру процестерімен: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ-қайталама айыру процестерімен қиыстырылған болып табылады.
Отандық мұнай айыру қондырғылары қуаттарының диапазоны кең – жылына 0,5-тен 8 млн тоннаға дейін мұнай. 1950 жылға дейін кең таралған АҚ және АВҚ қондырғыларының ең жоғарғы қуаты жылына 500-600 мың тоннаны құрады. 1950-60 жылдары жылына қуаты 1; 1,5; 2 және 3 млн тонна мұнай өндіретін қондырғылар жобаланып, салынды. 1967 жылы қуаты жылына 6 млн тонна болатын АВТ жоғары өнімді қондырғысы пайдалануға енгізілді. Үлкен жеке қуаты бар қондырғылардың артықшылығы айқын: жоғары еңбек өнімділігі және аз өнімді қондырғылармен салыстырғанда төмен күрделі және пайдалану шығындары.
АТ және АВТ (немесе ЭЛОУ-АТ және ЭЛОУ-АВТ) газфракциялау, отын және газойль фракцияларын гидротазалау, катализдік риформинг, катализдік крекинг, май фракцияларын тазалау сияқты басқа технологиялық процестермен ұштастырған кезде мейілінше жоғары экономикалық артықшылықтарға қол жеткізіледі. Аз қуатты ескі қондырғылардың олардың қуатын жобалықпен салыстырғанда 2-2,5 есе және одан жоғары ұлғайта отырып жаңартылғанын атап көрсету керек. Соғысқа дейінгі және кейінгі АТ және АВТ пайдала-нылуда болғандықтан мұнай айырудың отандық қондырғылары айыру сызбаларының алуан түрлілігімен, алынатын фракциялардың кең түрімен сипатталады. Тіпті бірдей өнімділік кезінде ректификациялық бағандардың түрлі көлемі, бірдей емес мөлшері және тәрелкеле-рінің түрлі типтері болады; жылу алмасу, салқын, ыстық және айналма суармалау сызбалары, сондай-ақ вакуум құратын жүйелері түрліше шешілген. Осыған байланысты төменде мұнай айырудың жоғары өнімді қазіргі заманғы тұрпатты қондырғыларының құрамына кіретін жекелеген блоктардың (секциялар) принципті технологиялық сызбалары ғана берілген.
Қоспаларды, газдарды жеке құрауыштарға немесе әрі қарай пайдалы болатын техникалық фракцияларға бөлу үшін мыналар қолданылады: конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция. ГФҚ бұл үрдістер әр түрлі байланыстарда қиысады:
Конденсация – газдарды бөлудің бірінші кезеңі. Конденсацияның көмегімен газ сұйықтық-газ түріндегі екі фазалы жүйеге айналады, одан кейін өзінен-өзі газ бен сұйықтыққа бөлінеді. Хладагент ретінде пропан және амиакты пайдаланған кезде конденсацияның температурасын 40 С дейін төмендетуге болады, ал этанды пайдаланған кезде 80 0С дейін.
Компрессия газдарды бөлу сызбаларында қолданылады, көмірсутектерді конденсация-лаудың неғұрлым жайлы шарттары құрылады. Сығылған газдан, ең алдымен, неғұрлым ауыр құрауыштар конденсацияланады.
Абсорбция - газдың жеке құрауыштарын онымен байланысқа түсетін сұйықтықпен сорып алу үрдісі (абсорбентпен). Абсорбцияның тиімділігі үрдіс жүргізілетін температураға, қысымға, газдың физика-химиялық қасиеттеріне, абсорбентпен қолданылатын абсорбыр-ленетін газ қозғалысының жылдамдығына, абсорбент санына тәуелді.
Газдарды бөлудің абсорбциялық әдісі өнеркәсіпте кең таралмаған. Ол дамыған беттік қабаты бар қатты заттардың (белсендірілген көмір, силикагель және т.б.) газдың әр түрлі құрауыштарын таңдамалы түрде жұту қабілетіне негізделген.
Ректификация газ қоспаларын бөлудің соңғы кезеңі болып табылады. Ол жиілігі жоғары жеке көмірсутектерді алу үшін қолданылады. Төмендетілген газдар ректификация-сының мұнай фракциялары ректификациясымен салыстырғанда ерекшелігі – қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөлу қажеттілігі және жиілік дәрежесі жоғары тауарлық өнімдерді алу. Сонымен қатар, колонналардағы қысымның жоғары болуымен ерекшеленеді.
Вакуумда, қысым мен, су буының қатысуымен, буландырушы агентті қолдану арқылы айдау. Отын профилді мазутты вакуумды айыру қондырғысының (блогы) негізгі қызметі – жоғары сапалы мұнай кокстарын алу мақсатында одан әрі кокстауға жіберілетін дистиллятты крекинг-қалдық ала отырып, катализдік крекинг, гидрокрекинг немесе пиролиз және кейбір жағдайларда – жылу крекингі қондырғыларының шикізаты ретінде пайдаланылатын кең фракциялық құрамды (350-500°С) вакуум газойль алу.
Мазутты бөлу айқындығы туралы әдетте вакуум газйолдың фракциялық құрамы мен түсі бойынша тұжырымдайды. Соңғы көрсеткіш шайырлы-асфальтенді заттардың мөлшерін, яғни кокстену мен металдардың мөлшерін жанама сипаттайды. Металдар, әсіресе никель мен ванадий газолдерді гидрожақсарту және катализдік өңдеу процестері катализаторларының белсенділігіне, селективтілігіне және қолданылу мерзіміне теріс әсерін тигізеді. Сондықтан ВТ өнеркәсіптік қондырғыларын пайдаланған кезде сұйықтықтың (гудрон) шашырау, көбік, тұман және т.б. түрінде вакуум бағанның концентрациялау секциясына кетуін азайтқан маңызды. Осыған байланысты отындық нұсқа бойынша вакуум бағандардың тәрелкелердің аздаған мөлшері кезінде (немесе саптаманың жоғары емес қабаты) дамыған қоректендіргіш секциясы: тордан жасалған босатқыштар және жуып тазарту тәрелкелері болады, мұнда қоюланған өнімді қайта айналдыру ұйымдастырылады. Металл органикалық қосылыстардың вакуум газойлге түсуін болдырмас үшін кейде шикізатқа силоксан типіндегі көбікке қарсы қосымша бөлшекті аздаған мөлшерде қосады.
Вакуумды айыру процестерінде сұйықтықтың әкетілу проблемасынан басқа мақсатты өнімді ыдыратпай барынша алу үшін қолайлы жағдайларды қамтамасыз етуге ерекше назар аударылады. ВТ өнеркәсіптік қондырғыларын көп жылғы пайдалану тәәжірибесінде пеште мазутты 420-425°С-тан жоғары қыздыру ыдырау газдарының қарқынды пайда болуын, кокстануды және пеш құбырларының күйеленуін, вакуум газойлдың шайырлануын тудыра-тынын анықтады. Бұл ретте мұнай қаншалықты ауыр болса, газ түзілуі және шикізаттың жоғары молекулярлы қосылыстарының жылумен бұзылуы соншалықты қарқынды жүреді. Осының салдарынан мазутты жоғары рұқсат етілген температураға дейін қыздырған кезде оның пеште болу уақытын азайтады, екі жақты сәулелену пештерін қолданады, пештің жылан түтігіне су буын жібереді және трансферлі құбырдың (пеш пен вакуум баған арасындағы) ұзындығын азайтады.
Баған төменінің температурасын төмендету үшін ішінара салқындатылған гудронның рециклын (квенчинг) ұйымдастырады. Пештің булау учаскесіндегі қысымды төмендету мақсатында шеткі жылан түтіктерді диаметрі үлкен құбырлардан орындайды және мазутты бағанға енгізу және оның пештен шығуы арасындағы биіктіктің өзгеруін азайтады. Вакуум бағанда төмен гидравликалық кедергісі немесе саптамасы бар тәрелкелердің шектеулі мөлшерін қолданады; вакуум құрайтын жүйелерді пайдаланады.
АТ блогының атмосфералық бағанының төменінен алынатын мазут параллель ағындармен пеш-2 арқылы вакуум бағанға-1 айдалады. Мұнай және су буларының, ыдырау газының қоспасы (және тығызсыздықтар арқылы сорылатын ауа да) вакуум бағанның үстінен вакуум құрайтын ортаға түседі. Конденсатор-тоңазытқышта конденсациялағаннан және салқындатқаннан кейін ол газ айырғышта газ және сұйық фазаларға бөлінеді. Газ үш сатылы пароэжекторлы вакуум сорғымен сорылады, ал конденсаттар мұнай өнімін су конденсатынан бөлу үшін тұндырғышқа түседі. Вакуум бағанның үстіңгі бүйір погонымен жеңіл вакуум газойлдың фракциясын (соляр) алады. Оның бір бөлігі жылу алмастырғышта салқындатқаннан кейін үстіңгі айналма суару ретінде бағанның үстіне қайтарылады.
Екінші бүйір погонмен кең газойлды фракцияны (майлы) алады. Оның бір бөлігі салқындатқаннан кейін вакуум бағанды орташа айналма суару ретінде пайдаланылады. Вакуум газойлдың мақсатты өнімінің баланстық мөлшері жылу алмастырғыштар мен тоңазытқыштардан кейін қондырғыдан шығарылады және одан әрі өңдеуге жіберіледі.
Бағанның шоғырлану бөлігінің төменгі тәрелкесінен қоюланған фракция шығады, оның бір бөлігі төменгі айналма суару ретінде, екінші бөлігі – қондырғыдан шығарылуы немесе вакуум пешті жүктеумен бірге рецикл ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Вакуум бағанның төменінен гудрон алынады және салқындатылғаннан кейін одан әрі өңдеуге жіберіледі. Гудронның бір бөлігі жылу алмастырғышта салқындатқаннан кейін квенчинг ретінде бағанның төменіне қайтарылады. Вакуум баған мен пештің жылан түтігіне беріледі.
Азеатропты және экстрактивті айдау. Сұйық қоспаны құрастырушыларға толық ажырату үшін – ректификация процесі қолданылады. Ректификация процесі қоспаны буландырғанда пайда болған будың, оны конденсациялағанда пайда болған сұйықпен көп рет жанасу нәтижесіндегі масса алмасуына негізделген. Бұл процесс колонналы аппараттарда өткізіледі. Сұйық фазадан ТҚ буға өтеді, ал бу фазадан ЖҚ сұйыққа өтеді. Сонымен, колоннадағы жоғары көтерілетін бу ТҚ-мен, ал төмен қарай ағатын сұйық ЖҚ-мен байытылады. Колоннаның жоғарғы жағынан шығатын бу негізінен ТҚ-дан құралған болады. Бұл су бөлек аппаратта конденсацияланып екі бөлікке бөлінеді. Бір бөлігі дистиллят немесе ректификат деп аталады. Екінші бөлігі флегма деп аталады да, ол аппаратқа қайтадан беріледі. Флегма негізінен ТҚ-дан құралған болады да, колоннадан жоғары қарай көтерілетін бумен жанасады. Колоннаның төменгі жағындағы, негізінен ЖҚ-дан құралған сұйық кубтық қалдық деп аталады. Бұл процестің мәнін t – x,y диаграммасы жәрдемімен тұсіндіруге болады. Концентрациясы Х1 бастапқы қоспа қайнау температурасы t1-ге дейін ысытылған, сұйықпен тепе-теңдікте болатын бу алынады (в-нұкте). Бу конденсацияланғанда концентрациясы Х2 тен сұйық пайда болады. Бұл сұйық t2 температураға дейін ысытылағанда бу пайда болады (d-нұкте) және ол конденсацияланғанда концентрациясы Х3 сұйық алынады және т.с.с. Сонымен, сұйықтың булану және будың конденсациялану процестерін кезегімен бірнеше рет өткізіп, таза төмен температурада қайнайтын құрастырушыдан құралған сұйық алуға болады. Ректификация процесін қарапайым көп сатылы қондырғыда да өткізуге болады: I- сатыда бастапқы қоспа буланады, II- сатыға I- сатыда қалған сұйық беріліп буланады; II I- сатыға II- сатыда қалған сұйық беріледі. Осылайша көптеген сатылардан төмен температурада қайнайтын құрастырушылармен байытылған бу және жоғары температурада қайнайтын құрастырушылармен байытылған сұйық алуға болады. Бірақ мұндай қондырғылар үлкен және олардағы жылу шығыны көп болады, дистиллят пен қалдық аз мөлшерде алынады. Ректификация процесі өзара тепе-теңдікте емес сұйық және бу фазаларының ағындарын бірнеше рет жанастыру арқылы және де мерзімді әрекетті, үздіксіз әрекетті қондырғыларда әртүрлі қысымда өткізіледі. Жоғары температурада қайнайтын қоспаларды вакуумда, ал қалыпты температурада газ күйінде болатын қоспаларды жоғары қысымда ажыратады. Колоннаға бастапқы қоспа берілетін орындағы табақшаны қоректену табақшасы деп атайды. Қоректену табақшадан жоғары орналасқан колонна бөлімін нығайтушы бөлімі деп, ал қоректенуші табақшадан төмен орналасқан колонна бөлімін тауысушы бөлімі деп атайды.
Негізгі физикалық және физика-химиялық заңдылықтар. Аталған әдістердің қолдану аймақтары. Жеңіл құрауыштардың жоғалуынан және мұнай құбырлары мен өңдеу аппараттарының шектен тыс тозуынан болатын мұнай өңдеу шығындарын азайту мақсатында өндірілетін мұнай алдын-ала өңделеді. Жеңіл құрауыштардың жоғалуын қысқарту үшін мұнайды тұрақ-тандыруды жүзеге асырады, сонымен қатар, мұнай сақтайтын арнайы герметикалық резер-вуарлар қолданылады. Мұнай эмульсиясын бұзу механикалық, химиялық және электрлік жолдармен жүзеге асырылады.
Мұнайды баптапқы айдау – қайнау температурасының белгілі бір аралықтарында фрак-циялық тазарту (ректификация) әдісімен көмірсутектерден тұратын қоспаларды жеке дистил-ляттарға бөлуге негізделген мұнай өңдеу әдісі.
Тікелей айдау үрдісі әр түрлі типтегі құбыр түріндегі пештерден, ректификациялық және бу колонналарынан, жылу алмастырғыштардан және тоңазытқыштардан тұратын құбыр түріндегі қондырғыларда жүргізіледі. Мұнайды өңдеу тереңдігіне байланысты тікелей айдау қондырғылары екіге бөлінеді:
- бір сатылы, атмосфералық қысым арқылы жұмыс жасайды (АТ) және
- екі сатылы, (атмосфералық-вакуумдық АВТ), онда бір саты атмосфералық қысыммен, ал басқасы 5-8 кПа қалдық қысыммен жұмыс жасайды.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары
Кандай химиялық отын газ түріндегі отын деп аталады?
Табиға газдың ілеспе газдан айырмашылығы?
3. Газ түріндегі отын қалай қолданылады?
4. ЭЛОУ-АВТ–6 қондырғысының атмосфералық айдау блогының принциптік технология-лық схемасын келтіріңдер.
5. Мазутты вакуумды айдау процесінінің ерекшелігі мен сипаты қандай?
6. Вакуумды газойлдің сапасына қойылатын талаптар қандай және олар қалай сақталады?
7. ЭЛОУ-АВТ–6 қондырғысының вакуумды айдау блогының принциптік технологиялық схемасын келтіріңдер.
8. Ректификацияның қандай түрлері болады?
9. Олардың бір бірінен айырмашылықтары қандай?
10. Ректификация дегеніміз не?
НӘ 2-4 ҚӘ 2
5 Дәріс. Мұнайды алғашқы айдау қондырғыларының сыныптамасы. Мұнайды алғашқы айдаудың бір- және көп сатылы құбырлы қондырғылары
1. Мұнайды атмосфералық және атмосфералы-вакуумды айдау қондырғыларының технологиялық схемасы. Мазутты вакуумды айдаудың технологиялық схемасы.
2. Мұнайды алғашқы айдау қондырғыларының негізгі аппараттары: жылу алмастырғыштар, пештер, колонналар, конденсатор салқындатқыштар, реакторлар, сепараторлар, газголдерлер, электродегидраторлар, сораптар.
Мұнайды атмосфералық және атмосфералы-вакуумды айдау қондырғыларының технологиялық схемасы. Мазутты вакуумды айдаудың технологиялық схемасы. Мұнай айырудың технологиялық қондырғылары мұнайды фракцияларға бөлуге және кейін өңдеуге немесе оны тауарлық мұнай өнімдерінің компоненттері ретінде пайдалануға арналған. Олар барлық МӨЗ негізін құрайды. Оларда мотор отындарының, майлау майларының барлық компоненттері, екінші реттік процестерге және мұнай-химия өндірісіне арналған шикізаттар өндіріледі. Алынатын компоненттердің түрлер жиынтығы мен сапасы және мұнай шикізатын өңдеудің кейінгі процестерінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері олардың жұмысына байланысты. Мұнай айыру процестері атмосфералық құбырлы (АҚ) және вакуум құбырлы (ВҚ) немесе атмосфералық-вакуум құбырлы (АВҚ) қондырғыларда жүзеге асырылады.
Фракцияларды пайдалану бағытына байланысты мұнай айыру қондырғыларын отындық, май немесе отын-май қондырғылары деп және осыған сәйкес мұнай өңдеу нұсқаларын атайды.
АҚ қондырғыларда отындық (бензин, керосин, дизель) фракциялар мен мазут алумен бірге мұнайды терең емес айыру жүзеге асырылады. ВҚ қондырғылары мазутты айыруға арналған. Оларда алынатын газойлды, май фракциялары мен гудронды отын, майлау майларын, кокс, битум және басқа мұнай өнімдерін алумен қатар оларды қайталама (екінші реттік) өңдеу процестерінің шикізаты ретінде пайдаланады.
Мұнай айырудың қазіргі заманғы процестері бензин фракцияларын құрғату және тұзсыздандыру, қайталама айыру және тұрақтандыру процестерімен: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ-қайталама айыру процестерімен қиыстырылған болып табылады.
Отандық мұнай айыру қондырғылары қуаттарының диапазоны кең – жылына 0,5-тен 8 млн тоннаға дейін мұнай. 1950 жылға дейін кең таралған АҚ және АВҚ қондырғыларының ең жоғарғы қуаты жылына 500-600 мың тоннаны құрады. 1950-60 жылдары жылына қуаты 1; 1,5; 2 және 3 млн тонна мұнай өндіретін қондырғылар жобаланып, салынды. 1967 жылы қуаты жылына 6 млн тонна болатын АВТ жоғары өнімді қондырғысы пайдалануға енгізілді. Үлкен жеке қуаты бар қондырғылардың артықшылығы айқын: жоғары еңбек өнімділігі және аз өнімді қондырғылармен салыстырғанда төмен күрделі және пайдалану шығындары.
АТ және АВТ (немесе ЭЛОУ-АТ және ЭЛОУ-АВТ) газфракциялау, отын және газойль фракцияларын гидротазалау, катализдік риформинг, катализдік крекинг, май фракцияларын тазалау сияқты басқа технологиялық процестермен ұштастырған кезде мейілінше жоғары экономикалық артықшылықтарға қол жеткізіледі. Аз қуатты ескі қондырғылардың олардың қуатын жобалықпен салыстырғанда 2-2,5 есе және одан жоғары ұлғайта отырып жаңартылғанын атап көрсету керек. Соғысқа дейінгі және кейінгі АТ және АВТ пайдаланылуда болғандықтан мұнай айырудың отандық қондырғылары айыру сызбаларының алуан түрлілігімен, алынатын фракциялардың кең түрімен сипатталады. Тіпті бірдей өнімділік кезінде ректификациялық бағандардың түрлі көлемі, бірдей емес мөлшері және тәрелкелерінің түрлі типтері болады; жылу алмасу, салқын, ыстық және айналма суармалау сызбалары, сондай-ақ вакуум құратын жүйелері түрліше шешілген. Осыған байланысты төменде мұнай айырудың жоғары өнімді қазіргі заманғы тұрпатты қондырғыларының құрамына кіретін жекелеген блоктардың (секциялар) принципті технологиялық сызбалары ғана берілген.
ЭЛОУ-АВТ-6 қондырғысының мұнайды атмосфералық айыру блогы. Мұнайды атмосфералық айырудың технологиялық сызбасы мен режимін таңдау кезінде негізінен оның фракциялық құрамын, соның ішінде ондағы газдар мен бензин фракцияларының мөлшерін басшылыққа алады.
Ерітілген газдың аздаған мөлшері (С4 қоса алғанда 1,2%-ға дейін), бензиннің салыстырмалы жоғары емес мөлшері (12-15%) және 45% артық емес 350°С-қа дейін фракциялар шығатын тұрақты құрамдағы тұрақтандырылған мұнайды айыруды бір реттік булауы бар сызба бойынша, яғни бүйір булау секциялары бар бір күрделі ректификациялау бағаны бар АТ қондырғыларда (блоктарда) жүзеге асырған энергетикалық жағынан өте тиімді. Мұндай типтегі қондырғыларды шетелдік МӨЗ-де кеңінен қолданады. Олар қарапайым әрі жинақы, жеңіл және ауыр фракцияларды бірлесіп булауды жүзеге асырудың арқасында айырудың белгіленген үлесін қамтамасыз ету үшін мұнайды қыздырудың ең төменгі температурасын талап етеді, аз энергетикалықшығындарымен және металл сыйымдылығымен сипатталады. Олардың негізгі кемшілігі – аз технологиялық икемділік және екі бағанды сызбамен салыстырғанда тазаларды төмендетілген (2,5-3,0%-ға) іріктеу, мұнайды жоғары сапалы дайындауды қажет етеді.
Ерігіш газдардың (1,5-2,2%) және бензин фракцияларының (20-30%-ға дейін) жоғары мөлшері және 350°С-қа дейін (50-60%) фракциялары бар жеңіл мұнайды айыру үшін екі реттік булауы бар атмосфералық айыруды, яғни алдын ала бензиннен айыру бағаны және күрделі тазарту бағаны бар қондырғыларды қолданған дұрыс. Мұнайды атмосфералық айырудың екі бағанды қондырғылары отандық мұнай өңдеуде кең таралды. Олар жоғары технологиялық икемді, әмбебап жәе түрлі фракциялық құрамы бар мұнайды өңдеуге қабілетті, өйткені потенциалдан 50-60% бензин іріктеп алынатын бірінші баған тұрақтандырғыш функциясын орындайды, мұнайдың фракциялық құрамындағы тербелісті реттейді және негізгі тазарту бағанының тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді. Бензиннен айыру бағанын қолдану шикізат сорғысындағы қысымды төмендетуге, күрделі бағанды ішінара коррозиядан сақтауға, пешті жеңіл фракциялардан тазартуға, осылайша оның қажетті жылу қуатын едәуір азайтуға мүмкіндік береді.
Екі бағанды АТ кемшіліктері бензиннен айырылған мұнайды қыздырудың өте жоғары температурасы, бірінші баған төменінің температурасын ыстық ағыспен ұстап тұру қажеттілігі болып табылады, бұған қосымша энергия шығындары қажет болады. Мұнан басқа, қондырғы қосымша аппаратурамен: бағанмен, сорғылармен, конденсатор-тоңазытқыштармен және т.б. жабдықталған (7-сурет).
7-Сурет. Мұнайды тұрақтандыру
Біздің елімізде кең таралған жоғары өнімді ЭЛОУ-АВТ-6 қондырғысының атмосфералық мұнай айыру блогы екі реттік булау және екі реттік тазарту сызбасы бойынша жұмыс жасайды. ЭЛОУ-да құрғатылған және тұзсыздандырылған мұнай жылу алмастырғыштарда қосымша қыздырылады және ішінара бензиннен айыру бағанына-1 бөлуге түседі. Осы бағанның үстінен шығатын көмір сутекті газ бен жеңіл бензин ауамен және сумен салқындату аппараттарында конденсацияланып, салқындатылады және суармалау сыйымдылығына түседі. Конденсаттың бір бөлігі өткір суару ретінде бағанның үстіне-1 қайтарылады. Бензиннен айырылған мұнай бағанның төменінен-1 құбырлы пешке-4 беріледі, ол жерде қажетті температураға дейін қыздырылады және атмосфералық бағанға-2 түседі. Бензиннен айырылған мұнайдың бір бөлігі пештен-4 ыстық ағыс ретінде бағанның төменіне-1 қайтарылады. Бағанның үстінен-2 ауыр бензин алынады, ал бүйірінен булау бағаны-3 арқылы 180-220(230), 220(230)-280 және 280-350°С отын фракциялары шығарылады. Атмосфералық бағанның өткір суарудан басқа фракцияларды таңдап алу тәрелкесінен төмен 180-220 және 220-280°С жылу бөлінетін 2 айналма суаруы да болады. Атмосфералық және булау бағандарының төменгі бөліктеріне жеңіл қайнайтын фракцияларды булау үшін қыздырылған су буы беріледі. Атмосфералық бағанның төменінен вакуумды айыру блогына жіберілетін мазут шығарылады. Төменде мұнайды атмосфералық айыру блогының ректификациялау бағандарының (самотлорлық типіндегі) материалдық балансы, технологиялық режимі мен сипаттамасы берілген.
АТ және АВТ өнеркәсіптік қондырғыларын пайдалану тәжірибесімен 5.13 сызбаның келесідей кемшіліктері анықталды:
-К-1 кіретін жерде мұнайды қыздыру температурасы бойынша, осылайша ондағы жеңіл бензинді алу бойынша жобалық көрсеткіштер қамтамасыз етілмейді;
-пеш арқылы ыстық ағыс арқылы К-1 төменінің температурасын реттеу тәсілі бензиннен айырылған мұнайдың айналуына жұмсалатын жоғары энергия шығынын қажет етеді.
К-1 жұмысын қарқындату үшін бірқатар МӨЗ-де К-1 кіретін жерде мұнайды қыздыру температурасын көтеру мақсатында шикізат және жылу тасымалдағыш бойынша жылу алмастырғыштар қайта байланыстырылған. Бір МӨЗ-де мұнайды бензиннен айырудың энергия үнемдейтін технологиясы енгізілген, ол сызбадан К-1-ге түсетін бастапқы тұзсыздандырылған мұнайдың бір бөлігінің пештің конвекциялық камерасында (атмосфералық немесе вакуум) 180°С-қа дейін (205°С орнына) қыздырылатындығымен және екінші ағынмен қоректендіру секциясына берілетіндігімен, ал К-1 төменіне буландырғыш агент ретінде су буы (массаның ≈0,7%-ы) берілетіндігімен ерекшеленеді.
ЭЛОУ-АВТ-6 қондырғысының мазутты вакуумды айыру блогы.Отын профилді мазутты вакуумды айыру қондырғысының (блогы) негізгі қызметі – жоғары сапалы мұнай кокстарын алу мақсатында одан әрі кокстауға жіберілетін дистиллятты крекинг-қалдық ала отырып, катализдік крекинг, гидрокрекинг немесе пиролиз және кейбір жағдайларда – жылу крекингі қондырғыларының шикізаты ретінде пайдаланылатын кең фракциялық құрамды (350-500°С) вакуум газойль алу.
Мазутты бөлу айқындығы туралы әдетте вакуум газйолдың фракциялық құрамы мен түсі бойынша тұжырымдайды. Соңғы көрсеткіш шайырлы-асфальтенді заттардың мөлшерін, яғни кокстену мен металдардың мөлшерін жанама сипаттайды. Металдар, әсіресе никель мен ванадий газолдерді гидрожақсарту және катализдік өңдеу процестері катализаторларының белсенділігіне, селективтілігіне және қолданылу мерзіміне теріс әсерін тигізеді. Сондықтан ВТ өнеркәсіптік қондырғыларын пайдаланған кезде сұйықтықтың (гудрон) шашырау, көбік, тұман және т.б. түрінде вакуум бағанның концентрациялау секциясына кетуін азайтқан маңызды. Осыған байланысты отындық нұсқа бойынша вакуум бағандардың тәрелкелердің аздаған мөлшері кезінде (немесе саптаманың жоғары емес қабаты) дамыған қоректендіргіш секциясы: тордан жасалған босатқыштар және жуып тазарту тәрелкелері болады, мұнда қоюланған өнімді қайта айналдыру ұйымдастырылады. Металл органикалық қосылыстардың вакуум газойлге түсуін болдырмас үшін кейде шикізатқа силоксан типіндегі көбікке қарсы қосымша бөлшекті аздаған мөлшерде қосады.
Вакуумды айыру процестерінде сұйықтықтың әкетілу проблемасынан басқа мақсатты өнімді ыдыратпай барынша алу үшін қолайлы жағдайларды қамтамасыз етуге ерекше назар аударылады. ВТ өнеркәсіптік қондырғыларын көп жылғы пайдалану тәәжірибесінде пеште мазутты 420-425°С-тан жоғары қыздыру ыдырау газдарының қарқынды пайда болуын, кокстануды және пеш құбырларының күйеленуін, вакуум газойлдың шайырлануын тудыратынын анықтады. Бұл ретте мұнай қаншалықты ауыр болса, газ түзілуі және шикізаттың жоғары молкулярлы қосылыстарының жылумен бұзылуы соншалықты қарқынды жүреді. Осының салдарынан мазутты жоғары рұқсат етілген температураға дейін қыздырған кезде оның пеште болу уақытын азайтады, екі жақты сәулелену пештерін қолданады, пештің жылан түтігіне су буын жібереді және трансферлі құбырдың (пеш пен вакуум баған арасындағы) ұзындығын азайтады.
Баған төменінің температурасын төмендету үшін ішінара салқындатылған гудронның рециклын (квенчинг) ұйымдастырады. Пештің булау учаскесіндегі қысымды төмендету мақсатында шеткі жылан түтіктерді диаметрі үлкен құбырлардан орындайды және мазутты бағанға енгізу және оның пештен шығуы арасындағы биіктіктің өзгеруін азайтады. Вакуум бағанда төмен гидравликалық кедергісі немесе саптамасы бар тәрелкелердің шектеулі мөлшерін қолданады; вакуум құрайтын жүйелерді пайдаланады.
АТ блогының атмосфералық бағанының төменінен алынатын мазут параллель ағындармен пеш-2 арқылы вакуум бағанға-1 айдалады. Мұнай және су буларының, ыдырау газының қоспасы (және тығызсыздықтар арқылы сорылатын ауа да) вакуум бағанның үстінен вакуум құрайтын ортаға түседі. Конденсатор-тоңазытқышта конденсациялағаннан және салқындатқаннан кейін ол газ айырғышта газ және сұйық фазаларға бөлінеді. Газ үш сатылы пароэжекторлы вакуум сорғымен сорылады, ал конденсаттар мұнай өнімін су конденсатынан бөлу үшін тұндырғышқа түседі. Вакуум бағанның үстіңгі бүйір погонымен жеңіл вакуум газойлдың фракциясын (соляр) алады. Оның бір бөлігі жылу алмастырғышта салқындатқаннан кейін үстіңгі айналма суару ретінде бағанның үстіне қайтарылады.
Екінші бүйір погонмен кең газойлды фракцияны (майлы) алады. Оның бір бөлігі салқындатқаннан кейін вакуум бағанды орташа айналма суару ретінде пайдаланылады. Вакуум газойлдың мақсатты өнімінің баланстық мөлшері жылу алмастырғыштар мен тоңазытқыштардан кейін қондырғыдан шығарылады және одан әрі өңдеуге жіберіледі.
Бағанның шоғырлану бөлігінің төменгі тәрелкесінен қоюланған фракция шығады, оның бір бөлігі төменгі айналма суару ретінде, екінші бөлігі – қондырғыдан шығарылуы немесе вакуум пешті жүктеумен бірге рецикл ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Вакуум бағанның төменінен гудрон алынады және салқындатылғаннан кейін одан әрі өңдеуге жіберіледі. Гудронның бір бөлігі жылу алмастырғышта салқындатқаннан кейін квенчинг ретінде бағанның төменіне қайтарылады. Вакуум баған мен пештің жылан түтігіне беріледі.
Мұнайды алғашқы айдау қондырғыларының негізгі аппараттары: жылу алмастырғыштар, пештер, колонналар, конденсатор салқындатқыштар, реакторлар, сепараторлар, газголдерлер, электродегидраторлар, сораптар.
Жылуалмастырғыш - температурасы әртүрлі екі тасымалдағыш арасында жылу алмасу жүзеге асырылатын техникалық құрылғы. Пайдалану принциптеріне сәйкес жылу алмастырғыштар рекуператорлар және регенераторларға бөлінеді. Рекуператор жылу алмастырғыштарда жылу тасымалдағыштар қабырғамен бөлінеді. Бұл типке түрлі конструкциялардағы көптеген жылу алмастырғыштар кіреді. Регенеративті жылу алмастырғыштарда ыстық және суық жылу тасымалдағыштар бірдей бетпен кезекпен жанасады. Қыздыру ыстық жылутасымалдағышпен жанасуда болған кезде қабырғада жинақталады және суық жылутасымалдағышпен жанасуда болғанда өшіріледі, мысалы, домна пештерінің кауперлерінде. Жылу алмастырғыштар мұнай өңдеу, мұнай-химия, химиялық, ядролық, тоңазытқыш, газ және басқа салалардың энергетикалық және коммуналдық қызметтеріндегі технологиялық үрдістерде қолданылады.
Пештер. ГС конструкцияларындағы түтікшелі пеш. Пеш – түтіндік газдарды жоғарғы шығарумен түтікшелі қорапты, көлденең экранмен, қиыстырылған отынды еркін көлденең жағумен.
Оттықтар пештерге берілумен бір қатарда орналастырылған. Оттықтарға қызмет көрсету пештердің бір жағынан жүргізіледі, бұл радиациялардың камераларын қатар орналастыруға мүмкіндік береді. (тип ГС2).
ГС үлгісіндегі пештер AT, ВТ қондырғыларында қосалқы процестерде қолданылады.
ГС2 пештері – бәсеңдетілген кокстеу қондырғыларында және мұнай өнімдерін төменгі жылу кернеулерімен қыздыру талап етілетін (29 кВт/м2) процестерінде жақсырақ.
ГС конструкцияларының пештерінің қағидалы сызбалары 8-суретте келтірілген. Олардың техникалық сипаттамалары 7.1 кестедегі қосымшаларда көрсетілген.
Пеш – түтіндік газдарды жоғары шығарумен және көлденең қабырғалы немесе орталықты тұрбалы экрандармен түтікшелі қорапты.
Қиыстырылған отынды жағудың көлемді- жер бауырлай жану тәсілі немесе фронталды қабырғаларға газды отынды жер бауырлай жағудың.
ГН конструкциялы пештердің қағидалы сызбалары 9-суретте келтірілген. ГН үлгісіндегі пештердің техникалық сипаттамасы 7.2 кестеде (нұсқа I) и 7.3 (нұсқа ii) кестеде келтірілген.
I.Нұсқа. Оттықтар 45° бұрыш астында фронталды қабырғаларда қабат-қабат болып орналасқан. Пештердің өстері бойынша жанушы алаулар бағытталынған төсем қабырғаларға орналасқан. ГН2 пеші радиациялардың екі камераларын иеленеді. Ол өте төмен жылу кернеулерімен (29кВт/м2) қыздырудың «жұмсақ» режимін талап етуші (УЗК, крекинг процесі) процестері үшін жақсырақ бола алады.
II.Нұсқа. Оттықтар фронталды қабырғаларда қабат-қабат күйде орналасқан. Екі қатарлы көлденең экран пештердің өстері бойына орналасқан. Экрандарға жылу, жоғарғы оттықтардың (ГВН-0,35; ГВН-0,75) алауларға төселетін, фронталды қабырғаларынан бөлінеді. Аталған үлгі жалынсыз жанудың бар болып табылушы пештердің қайта жаңғырулары үшін, сонымен бірге газды отынмен қамтамасыз етілген, оның ішінде сутегінің үлкен мөлшерімен, орташа өнімділікті процестер үшін арналған.
8-Сурет - а- ГС и б- ГС2 үлгісіндегі түтікшелі пеш
1 – имек түтік; 2 - каркас; 3 - ішкі қаптама; 4 – сатылық алаң; 5 – ауақыздырғыш; 6 – түтіндік тұрба; 7 – оттық.
9-Сурет - ГН үлгісіндегі түтікшелі пеш
1 – имек түтік; 2 - каркас; 3 – ішкі қаптама; 4 – төсемдік қабырға; 5 – оттық; 6 – сатылық алаң; 7 – түтіндік тұрба.
Достарыңызбен бөлісу: |